CINXE.COM

<!DOCTYPE html>    <html>  <head><script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/bundle-playback.js?v=7YQSqjSh" charset="utf-8"></script> <script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/wombat.js?v=txqj7nKC" charset="utf-8"></script> <script>window.RufflePlayer=window.RufflePlayer||{};window.RufflePlayer.config={"autoplay":"on","unmuteOverlay":"hidden"};</script> <script type="text/javascript" src="https://web-static.archive.org/_static/js/ruffle/ruffle.js"></script> <script type="text/javascript"> __wm.init("https://web.archive.org/web"); __wm.wombat("http://n-t.ru:80/tp/ts/oi.htm","20190625124440","https://web.archive.org/","web","https://web-static.archive.org/_static/", "1561466680"); </script> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://web-static.archive.org/_static/css/banner-styles.css?v=p7PEIJWi" /> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="https://web-static.archive.org/_static/css/iconochive.css?v=3PDvdIFv" />  <title>Одна из причин неудачных запусков космических ракет. Cтатьи. Наука и техника</title> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1"/> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1"> <meta name="SKYPE_TOOLBAR" content="SKYPE_TOOLBAR_PARSER_COMPATIBLE"/>  <meta property="og:title" content="Одна из причин неудачных запусков космических ракет"> <meta property="og:url" content="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/oi.htm"> <meta property="og:image" content="https://web.archive.org/web/20190625124440im_/http://n-t.ru/n-t158.png"> <meta property="og:image:width" content="316"> <meta property="og:image:height" content="316"> <meta property="og:description" content="В работе рассмотрена ошибка в методике расчёта основных параметров ракетного двигателя, влияющая на безопасность полёта. Ошибка касается самых общих положений теории ракетных двигателей, в которой необоснованно придерживаются принципа независимости характеристик двигателя от скорости полёта. Однако простой инженерный расчёт показывает, что этот принцип не соответствует действительности. "> <link rel="icon" href="/web/20190625124440im_/http://n-t.ru/favicon.ico" type="image/x-icon"> <link href="/web/20190625124440cs_/http://n-t.ru/dz/nit.css" rel="stylesheet" type="text/css"> <script async src="https://web.archive.org/web/20190625124440js_/https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/mathjax/2.7.2/MathJax.js?config=TeX-AMS-MML_HTMLorMML"></script></head> <body> <script type="text/javascript"></script> <div id="fb-root"></div> <script>(function(d, s, id) { var js, fjs = d.getElementsByTagName(s)[0]; if (d.getElementById(id)) return; js = d.createElement(s); js.id = id; js.src = "//web.archive.org/web/20190625124440/http://connect.facebook.net/ru_RU/sdk.js#xfbml=1&version=v2.4&appId=1615304618725556"; fjs.parentNode.insertBefore(js, fjs); }(document, 'script', 'facebook-jssdk'));</script> <div class="vk vkm">  <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/"> <img class="il1" style="float: left;" src="/web/20190625124440im_/http://n-t.ru/dz/1024-logo.gif" border="0" width="208" height="72" alt="Перейти в начало сайта" title="Перейти в начало сайта"> <img class="il2" style="float: left;" src="/web/20190625124440im_/http://n-t.ru/dz/480-800-logo.gif" border="0" width="50" height="50" alt="Перейти в начало сайта" title="Перейти в начало сайта"> </a>  <div class="nv nm1">Электронная библиотека «Наука и техника»</div> <div class="nv nm2">n-t.ru: Наука и техника</div>  <div class="nv nv1"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/">Начало сайта</a> / <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a> / <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/">Техника сегодня</a></div> <div class="nv nv2"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/">Начало сайта</a> / <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a> / <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/">Техника сегодня</a></div> <div class="fp1"><div class="ya-site-form ya-site-form_inited_no" onclick="return {'action':'https://web.archive.org/web/20190625124440/http://n-t.ru/sy.htm','arrow':false,'bg':'transparent','fontsize':14,'fg':'#000000','language':'ru','logo':'rb','publicname':'Поиск по n-t.ru','suggest':false,'target':'_self','tld':'ru','type':3,'usebigdictionary':true,'searchid':149297,'webopt':false,'websearch':false,'input_fg':'#a1aab3','input_bg':'#ffffff','input_fontStyle':'normal','input_fontWeight':'normal','input_placeholder':'Поиск по n-t.ru:','input_placeholderColor':'#a1aab3','input_borderColor':'#B8D9B8'}"><form action="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://yandex.ru/sitesearch" method="get" target="_self"><input type="hidden" name="searchid" value="149297"/><input type="hidden" name="l10n" value="ru"/><input type="hidden" name="reqenc" value=""/><input type="search" name="text" value=""/><input type="submit" value="Найти"/></form></div><style type="text/css">.ya-page_js_yes .ya-site-form_inited_no { display: none; }</style><script type="text/javascript">(function(w,d,c){var s=d.createElement('script'),h=d.getElementsByTagName('script')[0],e=d.documentElement;if((' '+e.className+' ').indexOf(' ya-page_js_yes ')===-1){e.className+=' ya-page_js_yes';}s.type='text/javascript';s.async=true;s.charset='utf-8';s.src=(d.location.protocol==='https:'?'https:':'http:')+'//web.archive.org/web/20190625124440/http://site.yandex.net/v2.0/js/all.js';h.parentNode.insertBefore(s,h);(w[c]||(w[c]=[])).push(function(){Ya.Site.Form.init()})})(window,document,'yandex_site_callbacks');</script></div> </div> <div class="pl plm"> <div class="pll"> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ns/" class="arz">Научные статьи</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ns/fz/" class="arb">Физика звёзд</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ns/fm/" class="arb">Физика микромира</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/" class="arz">Журналы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/pr/" class="arb">Природа</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/nz/" class="arb">Наука и жизнь</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/pl/" class="arb">Природа и люди</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/tm/" class="arb">Техника – молодёжи</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/" class="arz">Нобелевские лауреаты</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/fz/" class="arb">Премия по физике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/hm/" class="arb">Премия по химии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/lt/" class="arb">Премия по литературе</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/mf/" class="arb">Премия по медицине</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/ek/" class="arb">Премия по экономике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/mr/" class="arb">Премия мира</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/" class="arz">Книги</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/ks/bt.htm" id="rb">Бермудский треугольник: мифы и реальность</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/gn/kl.htm" id="rb">Как люди научились летать</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/mi/mv.htm" id="rb">Механизм ответственной власти</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/gr/pav.htm" id="rb">Пионеры атомного века</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/mn/sc.htm" id="rb">Сын человеческий</a> </p><p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/gd/yd.htm" id="rb">Яды – вчера и сегодня</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/" class="arz">Издания НиТ</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/ba/" class="arb">Батарейки и аккумуляторы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/os/" class="arb">Охранные системы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/ie/" class="arb">Источники энергии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/st/" class="arb">Свет и тепло</a></p> <p class="rz"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/" class="arz">Научно-популярные статьи</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ns/" class="arb">Наука сегодня</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ng/" class="arb">Научные гипотезы</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/to/" class="arb">Теория относительности</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/in/" class="arb">История науки</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/nr/" class="arb">Научные развлечения</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/" class="arb">Техника сегодня</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/it/" class="arb">История техники</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/iz/" class="arb">Измерения в технике</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ie/" class="arb">Источники энергии</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/rn/" class="arb">Наука и религия</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/mr/" class="arb">Мир, в котором мы живём</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/lt/" class="arb">Лит. творчество ученых</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/br/" class="arb">Человек и общество</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ob/" class="arb">Образование</a></p> <p class="rb"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/rz/" class="arb">Разное</a></p> </div> <div class="plp plpm"> <h1>Одна из причин неудачных запусков космических ракет</h1> <p class="at"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ac/ap.htm#G02">Юрий Гужеля</a></p> <p class="sm"><b>Рецензия:</b> Амал-Топарх Юрьев Г.А., к.ф.-м.н. <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/oi1.htm">Отзыв на статью Гужеля Ю.А.</a></p> <h4>Введение</h4> <p>Серия неудач с доставкой грузов к МКС наглядно показала, насколько ненадёжны и опасны полёты в космос.</p> <p>По сообщениям СМИ:</p> <p class="sm">29 октября 2014 года ракета-носитель Antares с космическим аппаратом Cygnus, с грузом для МКС, были потеряны через 6 секунд после старта. Авария могла быть вызвана проблемами в двигателе.</p> <p class="sm">28 апреля 2015 года неудачный старт ракеты-носителя «Союз-2.1а» с грузовым кораблём «Прогресс М-27М». После отделения грузового корабля от третьей ступени ракеты-носителя перестала поступать телеметрия. Грузовой корабль неконтролируемо вращался и оказался значительно выше расчётной орбиты. 8 мая грузовик сгорел в плотных слоях атмосферы. Причиной нештатного разделения третьей ступени «Союза» с «Прогрессом» в Роскосмосе названа разгерметизация баков в ракете.</p> <p class="sm">28 июня 2015 года неудачный старт ракеты-носителя Falcon 9 v1.1. На 139 секунде полёта произошла полётная аномалия, завершившаяся через 8 секунд разрушением ракеты-носителя. По заявлению главы компании Space X Илона Маска, причиной происшедшего стало избыточное давление в баке с окислителем верхней ступени ракеты-носителя.</p> <img class="ib" style="margin: 20px auto 10px;" src="/web/20190625124440im_/http://n-t.ru/tp/ts/oi1.jpg" width="402" alt="Взрыв ракеты-носителя Falcon 9.v1.1" title="Взрыв ракеты-носителя Falcon 9.v1.1"> <p class="sm mb">Взрыв ракеты-носителя Falcon 9.v1.1</p> <h4>Результаты исследований</h4> <p>Упомянутые выше причины аварий – предварительные, не конкретные и различные по своей сути. Эти причины, на первый взгляд, не позволяют сделать какие-либо обобщения.</p> <p>Но обращает на себя внимание тот факт, что все аварии произошли с модернизированными ракетами-носителями. А одной из основных целей модернизации является повышение эффективности ракет, для чего приходится повышать температуру и давление газов в камере сгорания, а также увеличивать степень расширения газов в реактивном сопле. Например, в двигателях Merlin-1D, установленных на 1 ступени ракеты-носителя Falcon 9 v1.1, давление в камере сгорания, составляет: 9,7 МПа (99 атм). Для сравнения, давление в двигателях РД-107А установленных на 1 ступени ракеты-носителя «Союз-2.1а» составляет лишь 70 атмосфер. Но всё же на двигателях РД-107А были применены новые форсуночные головки, обеспечивающие более совершенное смесеобразование, что, несомненно, привело к некоторому повышению температуры и давления в камере сгорания.</p> <p>Безусловно, что все изменения в конструкции ракеты просчитываются, а системы защиты призваны исключить превышение давления в камере сгорания и возможность взрыва. Но любая система защиты имеет ограниченный диапазон действия и рассчитана, прежде всего, на восстановление случайных отклонений параметров от нормы. При этом по умолчанию предполагается, что нормативные параметры двигателя рассчитаны правильно, но это не совсем так.</p> <p>Рассмотрим характерную ошибку в методике расчёта основных параметров ракетного двигателя, влияющую на безопасность полёта. Эта ошибка, по-видимому, носит интернациональный характер, поскольку касается самых общих положений теории ракетных двигателей.</p> <p>Ошибка состоит в том, что в теории ракетных двигателей придерживаются <i>принципа независимости характеристик двигателя от скорости полёта</i> [1]. Однако этот принцип не очевиден и не соответствует действительности.</p> <p>Согласно упомянутому принципу, скорости в выходном и критическом сечениях сопла, полученные по результатам огневых испытаний на стенде, должны быть равны относительным скоростям потока в выходном и критическом сечениях сопла и при полёте ракеты, не зависимо от скорости полёта.</p> <p>Но из самых общих рассуждений следует, что процессы, происходящие на стенде и в полёте, существенно различаются:</p> <ul> <li><b>на стенде</b> тепловая энергия сгоревшего топлива преобразуется в кинетическую энергию струи, которая не выполняет никакой работы;</li> <li><b>в полёте</b> поток, разгоняясь в сопле, одновременно выполняет работу по подъёму и разгону ракеты и по преодолению сопротивления атмосферы, поэтому следует ожидать, что относительная скорость потока и на срезе сопла, и в критическом сечении сопла в полёте будет меньше чем на стенде.</li> </ul> <p>Простейшая формула баланса энергии в движущемся ракетном двигателе на вертикальном участке полёта, без учёта работы по преодолению сопротивления среды, запишется в виде:</p> <table class="tf"><tr><td class="fm">\[Gq{\eta _t} + G\frac{{{v^2}}}{2} = \frac{{G{{(v + a - u)}^2}}}{2} + Gg\left( {v + \frac{a}{2}} \right) + \\ + m\left[ {\frac{{{{(v + a)}^2}}}{2} - \frac{{{v^2}}}{2}} \right] + mg\left( {v + \frac{a}{2}} \right),\]</td><td>(1)</td></tr></table> <p>где:</p> <ul> <li><i>G</i> – расход топлива в единицу времени (кг/с);</li> <li><i>q</i> – теплотворная способность топлива (Дж/кг);</li> <li>η<i><sub>t</sub></i> – термический КПД двигателя, определяется по формуле: η<i><sub>t</sub></i> = <i>u</i><sup>2</sup><sub>ст</sub> / 2<i>q</i>, где: <i>u</i><sub>ст</sub> – относительная скорость потока на срезе реактивного сопла, полученная по результатам стендовых испытаний;</li> <li><i>v</i> – скорость ракеты относительно поверхности Земли в начале расчётного (секундного) интервала времени;</li> <li><i>a</i> – приращение скорости ракеты на вертикальном участке траектории, в рассматриваемом (секундном) интервале времени, определяется из выражения:</li> </ul> <table class="tf"><tr><td class="fm">\[a = \frac{{Gu}}{m} - g;\]</td><td>(2)</td></tr></table> <ul> <li><i>u</i> – относительная скорость потока на срезе реактивного сопла;</li> <li><i>g</i> – ускорение свободного падения в расчётной точке траектории ракеты;</li> <li><i>m</i> – масса ракеты в конце расчётного (секундного) интервала времени (кг).</li> </ul> <p>Левая часть формулы баланса энергии представляет собой располагаемую механическую энергию двигателя в рассматриваемом (секундном) интервале времени, где:</p> <p><i>Gq</i>η<i><sub>t</sub></i> – работа термического цикла; <i>G</i>·(<i>v</i><sup>2</sup>/2) – кинетическая энергия топлива.</p> <p>Правая часть формулы баланса энергии показывает, на что расходуется располагаемая механическая энергия двигателя в рассматриваемом (секундном) интервале времени, где:</p> <p>\(\frac{{G{{(v + a - u)}^2}}}{2}\) – кинетическая энергия реактивной струи, выброшенная в окружающую среду;</p> <p>\(Gg\left( {v + \frac{a}{2}} \right)\) – потенциальная энергия струи, выброшенная в окружающую среду;</p> <p>\(m\left[ {\frac{{{{(v + a)}^2}}}{2} - \frac{{{v^2}}}{2}} \right]\) – приращение кинетической энергии ракеты;</p> <p>\(mg\left( {v + \frac{a}{2}} \right)\) – приращение потенциальной энергии ракеты.</p> <p>Подставляя (2) в (1) получим квадратное уравнение относительно <i>u</i>. Решая квадратное уравнение, получим значение относительной скорости потока на срезе реактивного сопла, для рассматриваемого интервала времени.</p> <p>Подставляя полученное значение <i>u</i> в (2) получим приращение скорости в рассматриваемом (секундном) интервале времени. Прибавляя полученное приращение скорости к скорости ракеты в начале рассматриваемого интервала, получим скорость ракеты в начале следующего интервала.</p> <p>Таким образом, пользуясь формулой баланса энергии (1) и формулой приращения скорости (2), можно рассчитать относительную скорость на срезе сопла и скорость ракеты для каждой секунды полёта, начиная со старта.</p> <p>Расчёты, выполненные, например, для ракеты Falcon 9 v1.1, показывают, что относительная скорость потока, рассчитанная по формуле (1) мало отличается от скорости истечения, полученной по результатам стендовых испытаний.</p> <p>Но формула (1) не учитывает затрат энергии на преодоление сопротивления атмосферы. И, если добавить в правую часть формулы (1) работу на преодоление сопротивления атмосферы, то относительная скорость потока на срезе сопла уменьшится. Например, если эту работу принять равной 30% от располагаемой работы цикла, то относительная скорость потока на срезе сопла уменьшится на 16%. При этом уменьшится и скорость потока в критическом сечении сопла, что неизбежно приведёт к возрастанию давления в камере сгорания, и может привести к возникновению аварийной ситуации.</p> <p>Кроме того, следует заметить, что ракета летит с приращением не только скорости, но и ускорения: на старте ускорение составляет: 2...3 м/с<sup>2</sup>, а при отделении первой ступени ракеты ускорение уже составляет несколько десятков метров в секунду за секунду. При таком характере движения ракеты сопротивление её движению может оказывать не только атмосфера, но и физический вакуум (или гравитационное поле).</p> <p>К сожалению, в механике нет формул, позволяющих учесть дополнительное сопротивление гравитационного поля при движении тела с нарастающим ускорением. Есть только формула основного закона механики, связывающая силу и массу, движущуюся под действием этой силы в вакууме с постоянным ускорением:</p> <table class="tf"><tr><td class="ft"><i>F</i> = <i>ma</i>.</td><td>(3)</td></tr></table> <p>Действительно, ведь эта формула выведена из экспериментов с постоянной силой и постоянной массой, и результаты экспериментов экстраполированы для условий отсутствия сопротивления внешней среды.</p> <p>В механике также экспериментально установлено, что работа силы <i>F</i> по разгону массы <i>m</i> в вакууме с постоянным ускорением затрачивается на увеличение кинетической энергии этой массы. При этом действующей силе <i>F</i> в процессе разгона массы <i>m</i> противодействует равная ей по величине сила инерции – этот факт подметил ещё Даламбер. К этому остаётся добавить, что сила инерции действует на массу <i>m</i> со стороны гравитационного поля.</p> <p>Затем, без опытного обоснования, область применения формулы основного закона механики была расширена и на тела с переменной массой и переменным ускорением. Тем самым в результаты расчётов ракет была внесена некоторая погрешность.</p> <p>Здесь мы сталкиваемся с явной недоработкой фундаментальной (экспериментальной) механики [2].</p> <p>Необходимо устранить этот пробел и экспериментально проверить существование зависимости вида:</p> <table class="tf"><tr><td class="ft"><i>F</i><sub>1</sub> = <i>K</i><sub>1</sub><i>ma</i>′,</td><td>(4)</td></tr></table> <p>где:<br> <i>F</i><sub>1</sub> – дополнительная действующая сила, направленная на преодоление дополнительной силы сопротивления со стороны гравитационного поля на тело, движущееся относительно этого поля с нарастающим ускорением;<br> <i>K</i><sub>1</sub> – коэффициент, связывающий силу <i>F</i><sub>1</sub> с первой производной ускорения<i> a</i>′.</p> <p>По-видимому, коэффициент <i>K</i><sub>1</sub> будет много больше единицы, в отличие от единичного коэффициента перед произведением массы на ускорение в формуле (3) основного закона механики.</p> <p>По аналогии с равноускоренным движением можно сказать, что дополнительная сила <i>F</i><sub>1</sub> направлена на преодоление дополнительной силы инерции, возникающей при не равноускоренном движении массы <i>m</i>.</p> <p>Необходимо также экспериментально установить существование зависимостей аналогичных (4) и для более высоких производных ускорения, что позволит более точно рассчитывать сопротивление среды при не равноускоренном движении ракеты.</p> <p>Также важно экспериментально определить, на что затрачивается работа силы <i>F</i><sub>1</sub>. Можно предположить, что эта работа затрачивается на нагревание массы ускоряющегося тела. Учитывая всепроникающие свойства гравитационного поля, нагревание будет происходить сразу всей массы ускоряющегося тела, и никакая наружная теплоизоляция ракеты не сможет защитить от этого нагрева. Этот нагрев может привести к повышению давления в топливных баках и к разгерметизации баков. Косвенным подтверждением этого предположения являются приведённые выше аварии ракет-носителей: «Союз 2.1а» и Falcon 9 v1.1.</p> <p>К нерасчётному режиму работы топливной системы может привести и повышение давления в камере сгорания ракетного двигателя. Повышение же давления в камере сгорания двигателя, в частности, связано и с приращением ускорения ракеты.</p> <p>Действительно, поскольку работу, производимую силой <i>А</i><sub>1</sub>, необходимо поставить в правую часть уравнения баланса энергии (1), следовательно, движение с нарастающим ускорением приведёт к уменьшению относительной скорости газов на срезе и в критическом сечении реактивного сопла и к повышению давления в камере сгорания. Этот негативный эффект наиболее сильно должен проявляться на старте, а также при увеличении темпа набора скорости после прохождения плотных слоёв атмосферы. Косвенным доказательством существования этого эффекта может служить, упомянутая выше, авария на старте ракеты-носителя Antares, а также сравнительно недавняя (23 августа 2014 года) авария прототипа ракеты-носителя Falcon 9R, взорвавшейся сразу же после запуска в штате Техас в США.</p> <p>Другим косвенным доказательством возрастания давления в камере сгорания при движении ракеты с нарастающим ускорением может служить катастрофа космического корабля «Челленджер» (1986). В этом случае аварийная ситуация также начала развиваться со старта. Камеры слежения зафиксировали выброс чёрного дыма через уплотнение в корпусе правого твёрдотопливного ракетного ускорителя в направлении нижнего узла крепления ускорителя к корпусу внешнего топливного бака в интервале 0,2...2 секунды после старта. Затем, после прохождения плотных слоёв атмосферы, при увеличении тяги двигателей, произошло разрушение узла крепления ракетного ускорителя к внешнему топливному баку, что и привело к катастрофе.</p> <p>Официальная версия связывает прорыв горячих газов через уплотнение с ухудшением эластичности уплотнительного резинового кольца вследствие низкой температуры наружного воздуха. Но эта официальная версия, конечно же, не исключает возможности того, что прорыву горячих газов способствовало также кратковременное повышение давления в камере сгорания твёрдотопливного ускорителя, которое соответствовало наибольшему значению дополнительной силы инерции, связанной с производными ускорения ракеты. При увеличении тяги двигателей после прохождения плотных слоёв атмосферы, вследствие интенсивного разгона ракеты с возрастающим ускорением, в камере сгорания, очевидно, вновь повысилось давление, и опять произошёл выброс горячих газов, что и привело к окончательному разрушению узла крепления твёрдотопливного ракетного ускорителя и к катастрофе космического корабля.</p> <h4>Выводы</h4> <p>1. Применение формулы баланса энергии (1) с учётом затрат энергии на преодоление сопротивления среды (не только атмосферы, но и гравитационного поля) позволит более точно рассчитать скорости газов в критическом сечении и на срезе реактивного сопла на всех участках траектории ракеты. Применение формулы баланса энергии позволит выбрать оптимальный размер критического сечения и оптимальную степень расширения сопла, а также оптимальный график подачи топлива, предотвращающий возникновение аварийных ситуаций, связанных с повышением давления в камере сгорания и повышением давления в топливных баках.</p> <p>И напротив, применение<i> принципа независимости характеристик двигателя от скорости полёта ракеты</i> способствует<i> </i>выбору не оптимальных параметров реактивного сопла, что приводит к возникновению нерасчётных режимов работы двигателя в полёте и является предпосылкой к возникновению аварийной ситуации.</p> <p>2. Для более точных расчётов траектории движения ракеты и основных параметров двигателя необходимо провести экспериментальные проверки основного закона механики для неравноускоренных процессов на предмет уточнения области действия этого закона и вывода дополнительных закономерностей, связывающих действующую силу с производными ускорения.</p> <p> </p> <p class="data">Литература:</p> <ol class="sm"> <li>Дорофеев А.А. Основы теории тепловых ракетных двигателей (общая теория ракетных двигателей). МГТУ им. Н.Э. Баумана. Москва, 1999.</li> <li>Гужеля Ю.А. «Неизвестная механика» (вторая редакция), <a href="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://new-idea.kulichki.net/pubfiles/080315105243.rar">раздел «Физика»</a>, публикация от 15.03.2008.</li> </ol> <p class="data">Отзыв на статью:</p> <p class="sm">Амал-Топарх Юрьев Г.А. Отзыв на работу Ю.А. Гужеля <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/ts/oi1.htm">«Одна из причин неудачных запусков космических ракет»</a>. <a href="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://n-t.ru/">НиТ</a>, 2015.</p>  <div class="dk"> <div class="dp"> <p class="data nb">Дата публикации:</p> <p class="sm nb">12 ноября 2015 года</p> </div> <div class="ev"> <p class="data">Электронная версия:</p> <p class="sm nb">© <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/">НиТ</a>. <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/">Cтатьи</a>, 1997</p> </div> </div> </div>  </div>  <div class="nk nkm"> <div class="fp2"><div class="ya-site-form ya-site-form_inited_no" onclick="return {'action':'https://web.archive.org/web/20190625124440/http://n-t.ru/sy.htm','arrow':false,'bg':'transparent','fontsize':14,'fg':'#000000','language':'ru','logo':'rb','publicname':'Поиск по n-t.ru','suggest':false,'target':'_self','tld':'ru','type':3,'usebigdictionary':true,'searchid':149297,'webopt':false,'websearch':false,'input_fg':'#a1aab3','input_bg':'#ffffff','input_fontStyle':'normal','input_fontWeight':'normal','input_placeholder':'Поиск по n-t.ru:','input_placeholderColor':'#a1aab3','input_borderColor':'#B8D9B8'}"><form action="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://yandex.ru/sitesearch" method="get" target="_self"><input type="hidden" name="searchid" value="149297"/><input type="hidden" name="l10n" value="ru"/><input type="hidden" name="reqenc" value=""/><input type="search" name="text" value=""/><input type="submit" value="Найти"/></form></div><style type="text/css">.ya-page_js_yes .ya-site-form_inited_no { display: none; }</style><script type="text/javascript">(function(w,d,c){var s=d.createElement('script'),h=d.getElementsByTagName('script')[0],e=d.documentElement;if((' '+e.className+' ').indexOf(' ya-page_js_yes ')===-1){e.className+=' ya-page_js_yes';}s.type='text/javascript';s.async=true;s.charset='utf-8';s.src=(d.location.protocol==='https:'?'https:':'http:')+'//web.archive.org/web/20190625124440/http://site.yandex.net/v2.0/js/all.js';h.parentNode.insertBefore(s,h);(w[c]||(w[c]=[])).push(function(){Ya.Site.Form.init()})})(window,document,'yandex_site_callbacks');</script></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #f0faff;"><div class="fp2"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/">В начало сайта</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ri/">Книги</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/tp/">Статьи</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nj/">Журналы</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/nl/">Нобелевские лауреаты</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ii/">Издания НиТ</a> <br> <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ks.htm#n-t">Карта сайта</a> | <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/sp/">Cовместные проекты</a> | <a href="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://smbr.ru/">Журнал «Сумбур»</a> | <a href="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://o-val.ru/">Игумен Валериан</a> </div></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #fffceb; border-top: 1px solid #99D8FF;"><div class="fp2">© <a href="https://web.archive.org/web/20190625124440/http://n-t.ru/">МОО «Наука и техника»</a>, 1997...2019</div></div> <div style="padding: 4px 0 6px 0; background: #f0faff; border-top: 1px solid #99D8FF;"><div class="fp2"><a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/md.htm">Об организации</a> • <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ad.htm">Аудитория</a> • <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/ki.htm">Связаться с нами</a> • <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/rr.htm">Разместить рекламу</a> • <a href="/web/20190625124440/http://n-t.ru/pi.htm">Правовая информация</a> </div></div> </div> </body></html>